DE102010038157A1

DE102010038157A1 - Vorrichtung zur Einordnung des Typus einer elektrischen Last

Info

Publication number: DE102010038157A1
Application number: DE102010038157A
Authority: DE
Inventors: Fried Berkenkamp; Volker Marr; Marian Queck
Original assignee: Lear Corp GmbH
Current assignee: Lear Corp GmbH
Priority date: 2010-10-13
Filing date: 2010-10-13
Publication date: 2012-04-19
Anticipated expiration: 2030-10-14
Also published as: DE102010038157B4

Abstract

Die vorliegende Erfindung zeigt eine Vorrichtung zur Einordnung und/oder Erkennung des Typus und/oder der Art einer elektrischen Last. Bei der zu erkennenden und/oder einzuordnenden und/oder zu typisierenden elektrischen Last handelt es sich insbesondere um die Beleuchtungseinheiten eines Anhängers, der mit einem Kraftfahrzeug oder einem LKW koppelbar ist und dessen elektrische Einheiten, insbesondere dessen elektrische Beleuchtung, an das Bordspannungsnetz des Kraftfahrzeuges oder LKWs anschließbar sind und über dieses mitversorgt werden.

Description

Die Vorrichtung dient zur Einordnung und/oder Erkennung des Typus und/oder der Art einer elektrischen Last. Bei der zu erkennenden und/oder einzuordnenden und/oder zu typisierenden elektrischen Last handelt es sich insbesondere um die Beleuchtungseinheiten eines Anhängers, der mit einem Kraftfahrzeug oder einem LKW koppelbar ist und dessen elektrische Einheiten, insbesondere dessen elektrische Beleuchtung, an das Bordspannungsnetz des Kraftfahrzeuges oder LKWs anschließbar ist und über dieses mitversorgt wird.
Das Schalten von Beleuchtungs- und Signaleinrichtungen im Bereich der Kraftfahrzeugtechnik erfolgt in modernen Kraftfahrzeugen mit Leistungstreibern, die eine Laststromüberwachung besitzen. In den Kraftfahrzeugen und/oder LKWs sind die Lastarten, die über die Bordspannung betrieben werden, bekannt. Hieraus können Informationen über die angeschlossenen Verbraucher gewonnen werden. Um diese notwendigen Informationen gewinnen zu können, muss jedoch die Art und/oder der Typus der elektrischen Verbraucher bekannt sein. Bei Anhängern, die üblicherweise an Kraftfahrzeugen oder LKWs angehängt werden und deren elektrischen Einheiten über das Bordnetz der Kraftfahrzeuge oder LKWs mitversorgt werden, insbesondere deren elektrische Beleuchtung, ist aber die Art und/oder der Typus der im Anhänger vorhandenen elektrischen Einheiten unbekannt.
Bei Anhängern bestehen die Beleuchtungseinheiten häufig aus Glühlampen und/oder LED-Kombinationen mit oder ohne elektronischen Vorschaltgeräten. Beim Anschließen des Anhängers liegt aber keine Information über die im Anhänger verbauten elektrischen Einheiten vor. Um deren Art und/oder Typus und deren ordnungsgemäße Funktionsweise und Verbrauchswerte feststellen zu können, ist eine Prüfung der Art und/oder des Typus der im Anhänger angeordneten elektrischen Einheiten, die über das Bordnetz des Kraftfahrzeugs oder LKWs versorgt werden müssen, notwendig.
Glühlampen, Leuchtdioden oder elektronische Vorschaltgeräte verhalten sich beim Anlegen von Spannungen und/oder Prüfimpulsen unterschiedlich, was für eine Diagnose zur Erkennung und/oder Einordnung und/oder Typisierung der Art und/oder des Typus der elektrischen Last(en) im Anhänger genutzt werden kann. Insoweit sind der Kaltwiderstand, die Flussspannung, die Anstiegsgeschwindigkeit der Spannung, die Polung, ein Openload usw. relevant. Erschwerend für die Diagnose kommt jedoch hinzu, dass auch Schmutzwiderstände auftreten können. Außerdem darf beim Anlegen von Prüfsignalen kein Aufblitzen der Signalisierungseinrichtungen des Anhängers erfolgen, da dies insbesondere bei Vorhandensein von Leuchtdioden problematisch wäre.
Aus DE 10 2008 056 211 A1 sind ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Erkennung eines Lastausfalls zumindest einer Last, die eine Teilmenge einer Gruppe von wenigstens zwei Lasten bildet, bekannt. Die wenigstens zwei Lasten sind über eine Aktuatorsteuerungseinheit und mindestens ein Schaltelement eines Aktuators ansteuerbar. Durch eine erste Messeinrichtung des Aktuators werden die Spannung der mindestens zwei Lasten und durch eine zweite Messeinrichtung des Aktuators der Laststrom der wenigstens zwei Lasten gemessen. Anhand eines Vergleichs beider Messergebnisse lässt sich ableiten, ob beide Lasten ordnungsgemäß funktionieren.
Aus DE 10 2004 045 435 A1 ist eine Überwachung der Funktion von Glühlampen oder LED-Leuchten an einem Kraftfahrzeug bekannt. Hierzu ist eine Einrichtung vorgesehen, die bei Ausfall einer LED-Leuchte auf einer Seite des Fahrzeugs, bei Betätigung des Blinkers für diese Seite, die Blinkfrequenz erhöht oder durch einen Bordrechner erkannt wird, dass eine Glühlampe oder eine LED-Leuchte in dem einen Stromkreis ausgefallen ist und der Bordrechner dies im Armaturenbrett zur Anzeige bringt.
Aus DE 10 2008 044 666 A1 sind ein Verfahren zur Überprüfung von Leuchten und eine Anhängersteuerung bekannt. Zur Überprüfung der Leuchten des Fahrzeuganhängers wird der Strom, der durch die Leuchten fließt, in Abhängigkeit von Lichtsignalen des Kraftfahrzeuges ermittelt. Um universell verschiedene Leuchtenkörper überprüfen zu können, wird vorgeschlagen, Stromimpulse für jeden Leuchtkörper zu senden und die Stromimpulse am Ausgang des Leuchtkörpers zu messen und mittels eines Vergleichs der am Ausgang des Leuchtkörpers gemessenen Stromimpulse mit Vergleichsstromimpulsen, die bei funktionsgemäßem Betrieb der Leuchte ermittelt worden sind, zu vergleichen.
Aus DE 101 07 578 A1 ist eine weitere Lichtanlage für Kraftfahrzeuge bekannt. Diese Lichtanlage weist eine Stromquelle und eine Stromüberwachungsschaltung zur Funktionskontrolle von mindestens einer Lampe auf. Die Lampen bestehen aus Glühlampen oder Leuchtdioden. Zur Überprüfung einer Lampe ist in einem parallel zu den Lampen angeordneten Stromzweig mindestens eine nur für ein bestimmtes Zeitfenster zuschaltbare elektrische Last vorgesehen, wobei das Zeitfenster für das Zuschalten der Last mit einem Kontrollzeitfenster der Stromüberwachungsschaltung synchronisiert ist.
Aus DE 199 50 851 A1 sind eine Richtungsanzeige für ein einen Anhänger ziehendes Fahrzeug und ein Anhängebestimmungsschaltkreis bekannt. Der Schaltkreis weist einen Schalter zum Einschalten der Stromzufuhr zur rechten Richtungsanzeigelampe des Fahrzeugs und des Anhängers und/oder zur linken Richtungsanzeigelampe des Fahrzeugs und des Anhängers auf. Es ist eine Spannungserfassungseinrichtung zum Aufnehmen einer ersten Spannung an einer ersten Leitung, die die linke Richtungsanzeigelampe des Fahrzeuges mit der linken Richtungsanzeigelampe des Anhängers verbindet, vorhanden. Zum Aufnehmen einer zweiten Spannung ist an einer zweiten Leitung, die die rechte Richtungsanzeigelampe des Anhängers verbindet, selbiges vorgesehen. Anhand eines Vergleichs der Soll- und Ist-Spannungen wird dann ein Vorliegen einer Richtungsanzeige über die Richtungsanzeigenvorrichtung überwacht.
Aus EP 1 473 190 A1 ist eine Erkennung einer Anwesenheit eines Anhängers und zur Typisierung des Anhängers durch eine Stromdetektion bekannt. Die Einrichtung zum Feststellen des Vorhandenseins und der Typisierung des Anhängers, der mit einem Fahrzeug verbunden wird, weist Mittel zum Anlegen einer ersten Spannung an eine erste Anzahl von Stromleitungen für ein erstes Untersystem des Anhängers und Mittel zum Messen der individuellen Stromstärke der im ersten Untersystem vorhandenen Komponenten auf. Außerdem sind Mittel zum Vergleichen der Höhe der einzelnen Stromstärken mit einem ersten vorher festgelegten Grenzwert vorgesehen. Die Einrichtung weist zusätzlich Mittel zum Anlegen einer zweiten Spannung an eine zweite Anzahl von Stromleitungen in dem ersten Untersystem des Anhängers auf. Weiterhin sind Mittel zum Messen der Gesamtstromstärke in der zweiten Anzahl von Stromleitungen vorhanden. Es sind schließlich Mittel zum Vergleichen der Gesamtstromstärke der zweiten Anzahl von Stromleitungen mit einem zweiten Grenzwert vorhanden. Basierend auf den gemessenen Stromstärken wird sodann entscheiden, ob ein Anhänger und welche Art von Anhänger mit dem Fahrzeug verbunden ist.
Nachteilig beim bekannten Stand der Technik ist, dass stets ein erhöhter Energiebedarf notwendig ist und zumeist nur im Vollbetrieb der elektrischen Einheit des Anhängers die entsprechenden Messungen zur Erkennung der Art der elektrischen Last des Anhängers anhand der zu messenden Stromstärke und Spannungsstärke erfolgen kann. Eine Detektion mit einem, die elektrischen Einheiten des Anhängers nicht belastenden Signals, insbesondere die Vermeidung des Aufblitzens der Signalisierungseinrichtungen des Anhängers, ist nicht bekannt.
Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, den Diagnoseaufwand zur Feststellung der Art und/oder des Typus der elektrischen Last oder Lasten, die im anzuschließenden bzw. bereits angeschlossenen Anhänger vorhanden sind, durch Einspeisung geringer Energiemengen zu verringern und zu vereinfachen. Außerdem soll die Erfindung kosten günstig realisierbar sein. Es soll eine preiswerte Schaltungsanordnung mit wenigen Standardbauelementen geschaffen werden, die eindeutige Signale für eine einfache Auswerteschaltung liefert.
Diese Aufgabe wird anhand der Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich anhand der Merkmale der abhängigen Patentansprüche, sowie der weiteren Beschreibung, insbesondere anhand der Beschreibung eines konkreten Ausführungsbeispiels anhand der Figuren.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung dient zur Einordnung und/oder Erkennung des Typs und/oder der Art einer elektrischen Last. Die Vorrichtung besteht aus mindestens einem Mikrocomputer, einer Treibereinheit und einer Anschlusseinheit. Die Anschlusseinheit dient zur mechanischen und elektrischen Verbindung der Vorrichtung mit der elektrischen Last. Die Treibereinheit erzeugt auf Initialisierung oder Ansprache durch den Mikrocomputer elektrische Spannungsimpulse, welche über die Anschlusseinheit der elektrischen Last an deren elektrischen Eingang zugeführt werden. Die Vorrichtung leitet die am elektrischen Ausgang der elektrischen Last ankommenden elektrischen Ausgangsspannungsimpulse dem Mikrocomputer zur Auswertung zu. Die elektrischen Spannungsimpulse weisen einen geringen elektrischen Spannungswert und einen geringen Energieinhalt auf und sind symmetrisch mit positiver und negativer Polarität. Der Mikrocomputer ordnet die elektrische Last als

lit a) ein Openload ein, wenn die Ausgangsspannungsimpulse der elektrischen Last nahezu unabgeschwächt den von der Treibereinheit erzeugten symmetrischen Spannungsimpulsen entsprechen, oder
lit b) ein Schmutzwiderstand ein, wenn die Ausgangsspannungsimpulse der elektrischen Last abgeschwächt den von der Treibereinheit erzeugten symmetrischen Spannungsimpulsen entsprechen, oder
lit c) mindestens eine Glühlampe ein, wenn die Ausgangsspannungsimpulse der elektrischen Last nahezu auf Null reduziert werden, oder
lit d) mindestens eine LED-Kette ein, wenn die Ausgangsspannungsimpulse der elektrischen Last unsymmetrisch in beiden Polaritäten auftreten, oder
lit e) ein elektronisches Vorschaltgerät ein, wenn als elektrische Ausgangsspannungsimpulse der elektrischen Last nur negative Spannungsimpulse vorliegen.

In einer der Ausführungen der Erfindung nach Patentanspruch 2 ist bevorzugt, dass
der Mikrocomputer die elektrische Last als

lit f) ein Openload mit einem Schmutzwiderstand einordnet, wenn die elektrischen Ausgangsspannungsimpulse der elektrischen Last stark abgeschwächt den von der Treibereinheit erzeugten symmetrischen Spannungsimpulsen entsprechen, oder
lit g) mindestens eine Glühlampe mit einem Schmutzwiderstand einordnet, wenn die elektrischen Ausgangsspannungsimpulse der elektrischen Last nahezu auf Null reduziert werden, oder
lit h) mindestens eine LED-Kette mit einem Schmutzwiderstand einordnet, wenn die elektrischen Ausgangsspannungsimpulse der elektrischen Last unsymmetrisch und stark abgeschwächt in beiden Polaritäten auftreten, oder
lit i) ein elektronisches Vorschaltgerät mit einem Schmutzwiderstand einordnet, wenn als elektrische Ausgangsspannungsimpulse der elektrischen Last nur die negativen und stark abgeschwächten Spannungsimpulse vorliegen.

In einer der Ausführung der Erfindung nach Patentanspruch 3 ist bevorzugt, dass die elektrische Last aus mehreren elektrischen Einzellasten besteht, die parallel zueinander angeordnet sind und die mehreren elektrischen Einzellasten die Beleuchtungseinheit eines Anhänger bilden und die Anschlusseinheit der Stecker oder die Steckerbuchse zur elektrischen Anbindung eines Anhängers über dessen weiterer Anschlusseinheit an ein Fahrzeug ist.
In einer der Ausführung der Erfindung nach Patentanspruch 4 ist bevorzugt, dass die Treibereinheit aus einer Gleichspannungsquelle oder einem Rechteckspannungsimpulsgenerator mit mindestens einem nachgeschalteten Differenzierglied besteht und die Treibereinheit vom Mikrocomputer ansteuerbar ist.
In einer der Ausführung der Erfindung nach Patentanspruch 5 ist bevorzugt, dass die Gleichspannungsquelle oder der Rechteckspannungsimpulsgenerator mittels eines Ports des Mikrocomputers realisiert sind.
In einer der Ausführung der Erfindung nach Patentanspruch 6 ist bevorzugt, dass die Vorrichtung im Fahrzeug angeordnet ist und einen Teil eines Bordnetzes des Fahrzeuges bildet und über die Anschlusseinheit das Bordnetz des Anhängers mit dem Bordnetz des Fahrzeugs über die Anschlusseinheit ankoppelbar ist.
In einer der Ausführung der Erfindung nach Patentanspruch 7 ist bevorzugt, dass der Impulstreiber ausgangsseitig über einen in Reihe geschalteten Widerstand und einen Kondensator an die Anschlusseinheit angeschlossen ist, wobei der Kondensator als Differenzierkondensator wirkt.
In einer der Ausführungen der Erfindung nach Patentanspruch 8 ist bevorzugt, dass über Widerstände und einen Koppelkondensator eine Pegelumsetzung der vom Mikrocomputer zu erfassenden Spannungssignale, die als Reaktion auf die Spannungsimpulse der elektrischen Lasten 10, 11, 12 entstehen, erfolgt.
In einer der Ausführung der Erfindung nach Patentanspruch 9 ist bevorzugt, dass die Impulsfolgen und die zugehörigen Antwortspannungen als Reaktion der elektrischen Lasten auf den Analog-Digital-Umsetzer des Mikrocomputers geschaltet sind und der Mikrocomputer diese Spannungssignale auswertet.
In einer der Ausführung der Erfindung nach Patentanspruch 10 ist bevorzugt, dass das Fahrzeug ein Kraftfahrzeug oder ein Lastkraftwagen oder ein Personenkraftwagen ist.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung erfolgt die Auswertung über einen ehedem im Kraftfahrzeug bereits vorhandenen Prozessor oder Mikrocomputer, der aber keine aufwändigen Algorithmen oder Tabellen zur Auswertung benötigt. Die Beleuchtungseinrichtung des Anhängers wird anhand der einfach zu diagnostizierenden Signale eingeordnet und/oder typisiert.
Im Nachfolgenden wir die Erfindung anhand eines konkreten Ausführungsbeispiels anhand von Figuren näher erläutert. Die Beschreibung der Erfindung anhand des nachfolgenden konkreten Ausführungsbeispiels stellt keine Limitierung der Erfindung auf dieses Ausführungsbeispiel dar.
Es zeigen:
1 den schematischen Aufbau der Vorrichtung,
2 einen weiteren schematischen Aufbau der Vorrichtung anhand von Funktionsgruppen, und
3 bis 6 eine Darstellung verschiedener elektrischer Signale.
Bei der nachfolgenden Figurenbeschreibung wird figurenübergreifend für identische Elemente in den Figuren jeweils bei allen Figuren dasselbe Bezugszeichen verwendet. Dies dient der Übersichtlichkeit und besseren Verständlichkeit der weiteren konkreten Beschreibung der Erfindung anhand der Figuren 1 bis 6.
In 1 ist der schematische Aufbau der erfindungsgemäßen Vorrichtung dargestellt. Die Vorrichtung ist in einem Fahrzeug 7 angeordnet und bildet einen Teil des Bordnetzes 8 des Fahrzeuges 7. Die Vorrichtung besteht aus einem Impulstreiber 1, einer Mikrocomputereinheit 2, einem Leistungstreiber 3 und einer Anschlusseinheit 4. Die Anschlusseinheit 4 ist beispielsweise als Stecker oder Buchse mit mindestens zwei Kontaktstellen ausgestaltet. Am Anhänger 6 ist eine Anschlusseinheit 5 vorgesehen, welche das Gegenstück zur Anschlusseinheit 4 bildet. Über diese Anschlusseinheiten 4, 5 kann eine mechanische und/oder elektrische Steckverbindung zwischen dem Anhänger 6 und dem Fahrzeug 7 hergestellt werden. Über die elektrischen Kontaktstellen der Anschlusseinheit 4, 5 ist das Bordnetz 9 des Anhängers 6 mit dem Bordnetz 8 des Fahrzeugs 7 verbindbar. Das Bordnetz 9 des Anhängers 6 besteht aus mehreren elektrischen Lasten 10, 11, 12.
Jede der elektrischen Lasten 10, 11, 12 im Bordnetz 9 des Anhängers 6 weist einen eigenen Spannungsabgriff in der Anschlusseinheit 5 auf. Die Anschlusseinheit 4 ist in der Weise ausgeführt, dass zu jedem Spannungsabgriff in der Anschlusseinheit 5 eine entsprechende separate Spannungszuführung vorhanden ist, so dass die elektrischen Lasten 10, 11, 12 des Bordnetzes 9 des Anhängers 6 elektrisch parallel betreibbar sind.
Die Versorgung der Vorrichtung und deren Komponenten 1, 2, 3, 4 mit elektrischer Energie erfolgt über die Betriebsspannung U. Hierbei handelt es sich um einen Abgriff der Bordnetzspannung des Bordnetzes 8 des Fahrzeuges 7.
Der Impulstreiber 1 erzeugt in Ansprache durch den Mikrocomputer 2 rechteckige Spannungssignale kurzer Dauer und von geringem Energieinhalt. Diese Spannungsimpulse werden, nachdem der Mikrocomputer 2 erkannt hat oder dem Mikrocomputer 2 mitgeteilt worden ist, dass über die Anschlusseinheit 4 ein Anhänger 6 elektrisch angekoppelt worden ist, über die elektrischen Anschlüsse der Anschlusseinheit 4 in die Anschlusseinheit 5 übertragen und dort an die vorhandenen elektrischen Lasten 10, 11, 12 geleitet.
Der Impulstreiber 1 wird über eine Steuerleitung von der Mikrocomputereinheit 2 angesteuert und veranlasst, die beschriebenen Spannungsimpulse zu erzeugen. Diese Spannungsimpulse gibt der Impulstreiber 1 über die in Reihe dem Impulstreiber 1 nachgeschalteten Bauelemente, den Widerstand RV und den Kondensator Cd, an die Anschlusseinheit 4, aus. Der Mikrocomputer 2 überwacht die Antworten, welche die elektrischen Lasten 10, 11, 12 des Bordnetzes 9 des Anhängers 6 in Reaktion auf diese Spannungsimpulse erzeugen. In Abhängigkeit der Antworten einer jeden einzelnen elektrischen Last 10, 11, 12 ermittelt der Mikrocomputer 2 die Art und/oder den Typus der elektrischen Last 10, 11, 12.
Ein elektrischer Kontakt der Anschlusseinheit 4 ist auf Masse geführt.
Der Leistungstreiber 3 dient zur Versorgung der elektrischen Lasten 10, 11, 12 im Normalbetrieb. Der Leistungstreiber 3 wird über den Mikrocomputer 2 überwacht und gesteuert. Er ist über die Spannungsversorgung U an das Bordnetz 8 des Fahrzeuges 7 angeschlossen.
In 2 sind gegenüber 1 weitere diskrete Bauelemente vorhanden, welche relevant für die diskrete Ausführung der Vorrichtung sind.
Bei den elektrischen Lasten 10, 11, 12 des Bordnetzes 9 des Anhängers 6 handelt es sich beispielsweise bei der ersten elektrischen Last 10 um eine Leuchtdiodenkette, bestehend aus mindestens zwei in Reihe geschalteten Leuchtdioden D1 bis Dn und einem vorgeschalteten Widerstand RLED. Bei der zweiten elektrischen Last 11 handelt es sich gemäß 2 um einen DC/DC-Wandler, bestehend aus einer Diode Dw mit einer nachgeordneten Parallelschaltung eines Kondensators Cw und eines Widerstands Rw. Die zweite elektrische Last 11 kann auch ein Vorschaltgerät zum Betrieb einer Diodenkette oder einer anderen Halbleiterkomponente sein. Bei der dritten elektrischen Last 12 handelt es sich gemäß 2 um eine Glühlampe L. Die drei elektrischen Lasten 10, 11, 12 sind parallel geschaltet und können unabhängig voneinander angesteuert werden. Hierzu weist die Anschlusseinheit 5 für jede elektrische Last 10, 11, 12 einen gesonderten Spannungsabgriff auf. Der Anschlusseinheit 4 werden, was in 2 nicht dargestellt ist, parallel mehrere Versorgungsspannungsleitungen zugeführt, analog zu den Spannungsabgriffen der Anschlusseinheit 5.
Wie bereits beschrieben, erzeugt der Impulstreiber 1 in Ansprache des Mikrocomputers 2 rechteckige Spannungssignale kurzer Dauer und geringen Energieinhaltes. Diese Spannungsimpulse gibt der Impulstreiber 1 über die in Reihe dem Ausgang des Impulstreibers 1 nachgeschalteten Bauelemente, den Widerstand Rv und den Kondensator Cd, an die Anschlusseinheit 4. Von dort werden dann diese Spannungsimpulse in eine der elektrischen Lasten 10, 11, 12 geleitet. Durch den Kondensator Cd, der als Differenzkondensator wirkt, und den in Reihe geschalteten Widerstand Rv, werden negative und positive Flanken der Spannungsimpulse erzeugt.
Mit Hilfe der Widerstände R1, R2, R3, Rv und dem Koppelkondensator Ck erfolgt eine Pegelumsetzung der vom Mikrocomputer 2 zu erfassenden Spannungssignale, die als Reaktion auf die Spannungsimpulse von den elektrischen Lasten 10, 11, 12 erzeugt werden. Die Pegelumsetzung erfolgt im Bereich von Null bis zur maximalen Spannung Vcc des Mikrocomputers 2, die die Grenze der vom Mikrocomputer 2 auswertbaren Spannung darstellt. In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung stellt die maximale Spannung VCC die Versorgungsspannung des Mikrocomputers 2 dar. Der weitere Kondensator C1 dient als zusätzlicher Schutz für den Mikrocomputer 2. Die Impulsfolgen und die zugehörigen Antwortspannungen als Reaktion der elektrischen Lasten 10, 11, 12 auf die zugeführten Spannungsimpulse sind auf den Analog-Digital-Umsetzer ADU des Mikrocomputers 2 geschaltet. Diese Spannungssignale wertet der Mikrocomputer 2 aus.
In der konkreten Ausführung der Vorrichtung nach 2 ist die Vorrichtung zur Erkennung einer der elektrischen Lasten 10, 12, 12 dargestellt. Sollen die Arten und der Typus aller drei elektrischen Lasten 10, 11, 12 ermittelt werden, so ist entweder eine jede der elektrischen Lasten 10, 11, 12 gesondert und einzeln über den Impulstreiber 1 mit den Spannungssignalen anzusteuern oder es ist eine Schaltmatrix anzuordnen, welche gesteuert über den Mikrocomputer 2 die Spannungsimpulse nur einer der elektrischen Lasten 10, 11, 12 zuführt und ebenso die Spannungsantworten an den Mikrocomputer 2 und dessen ADU leitet. Alternativ kann aber auch für jede der elektrischen Lasten 10, 11, 12, die im Anhänger 6 vorhanden ist, eine gesonderte Zuführungsleitung mit den jeweils bereits beschriebenen diskreten Bauelementen vorgesehen sein, um jede der elektrischen Lasten 10, 11, 12 auswertbar zu gestalten. Üblicherweise sind die in 1 und 2 vereinfacht dargestellten Anschlusseinheiten 4, 5 in der Weise ausgestaltet, dass für jede der elektrischen Lasten 10, 11, 12 ein eigener Stromkreis vorhanden ist, d. h. für jede der einzelnen elektrischen Lasten 10, 11, 12 wird die Versorgungsspannung gesondert zugeführt.
Der Mikrocomputer 2 steuert außerdem den Leistungstreiber 3, der die elektrischen Lasten 10, 11, 12 des Anhängers 6 entsprechend mit elektrischer Energie im Normalbetrieb versorgt. Der Leistungstreiber 3 gibt über die Anschlusseinheit 4 die notwendige Versorgungsspannung und -leistung an das Bordnetz 9 des Anhängers 6.
Um einen Schutz der elektronischen und/oder elektrischen Komponenten zu haben, ist in der Anschlusseinheit 4 ein so genannter ESD-Schutz ESD vorgesehen. Der Ausgang der Anschlusseinheit 4 ist üblicher Weise hochohmig. Ein Parallelwiderstand RP sorgt für eine definierte Last im Falle eines so genannten Openloads und ermöglicht die Differenzierung zusammen mit Cd.
Die Testimpulse in Form der vorbeschriebenen rechteckförmigen Spannungsimpulse werden auf die Anschlusseinheit 4 gegeben und an die jeweilige elektrische Last 10, 11, 12 des Bordnetzes 9 des Anhängers 6 übertragen.
Da diese Spannungsimpulse die jeweilige elektrische Last 10, 11, 12 durchlaufen, treten als Reaktion hierauf Ausgangsspannungen auf, die dem Analog-Digital-Umsetzer ADU des Mikrocomputers 2 zugeführt werden. Diese Eingangssignale wertet der Mikrocomputer 2 aus und typisiert und/oder erkennt und/oder ordnet anhand dieser Eingangssignale die Art und/oder den Typus der elektrischen Lasten 10, 11, 12 zu.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung aktiviert der Mikrocomputer 2 den Leistungstreiber 3 nur dann, wenn er einen Anhänger 6 als angeschlossen detektiert hat und wenn er eine Bestimmung der Art und/oder des Typus der elektrischen Lasten 10, 11, 12 vorgenommen hat.
Ist kein Anhänger 6 angeschlossen, so aktiviert der Mikrocomputer 2 in regelmäßigen Zeitabständen den Impulstreiber 2 und überprüft die eingehenden Antwortspannngssignale. Alternativ ist ein Lageschalter vorhanden, der auf Neigebewegungen der Karosserie des Fahrzeuges 7 im Stillstand reagiert. Im Falle des Erkennens von mindestens zwei Neigebewegungen vordefinierbarer Größe innerhalb eines vordefinierbaren Zeitintervalls, beispielsweise von fünfzehn Minuten, beginnt der Mikrocomputer 2 kontinuierlich, in vorbeschriebener Weise zu prüfen, ob ein Anhänger 6 angeschlossen ist und welche Art von elektrischen Lasten 10, 11, 12 im Bordnetz 9 des Anhängers 6 vorhanden sind.
Treten nunmehr bei der Überprüfung Impulsantworten, d. h. Spannungen am Ausgang der elektrischen Lasten 10, 11, 12 als Reaktion auf die Spannungsimpulse des Impulstreibers 1 auf, die nicht einem Openload zugeordnet werden können, so interpretiert dies der Mikrocomputer 2 in der Weise, dass ein Anhänger 6 angeschlossen ist.
Während der Ansteuerpausen der Lasten z. B. 10, 11, 12, wie Blinker, Bremslicht, prüft die Schaltungsanordnung, ob der Anhänger noch angeschlossen ist und kann das während der Fahrt als „gefährliche Trennung” und im Stillstand als „normale Trennung” signalisieren.
Die Art der angeschlossenen elektrischen Last 10, 11, 12 erkennt der Mikrocomputer 2 und bestimmt die Art und/oder den Typus der elektrischen Last 10, 11, 12 wie folgt:
Zustand Openload: Da keine elektrischen Lasten 10, 11, 12 an der Anschlusseinheit 4 angeschlossen sind, entstehen als Spannungsantwortsignal auf die Spannungsimpulse des Impulstreibers 1 symmetrisch auftretende Spannungsimpulse maximaler Größe, d. h. die vom Impulstreiber 1 erzeugten Spannungsimpulse werden nahezu unverändert als Antwortsignale vom Mikrocomputer 2 gemessen. Diese Spannungssignale, die bei einem Openload am ADU des Mikrocomputers 2 anliegen, sind exemplarisch in 3 dargestellt.
Glühlampe: Eine Glühlampe L als elektrische Last 12 hat im Zeitpunkt des Anschlusses des Anhängers 6 an das Fahrzeug 7 und dem Start der Diagnose durch den Mikrocomputer 2 einen elektrischen Kaltwiderstand. Die vom Impulstreiber 1 erzeugten Spannungsimpulse werden durch den Kaltwiderstand der Glühlampe L nahezu vollständig verbraucht. Dies liegt daran, dass der Warmwiderstand einer Glühlampe, beispielsweise einer 5 W Glühlampe für 12 V Nennspannung bei ca. 30 Ohm liegt. Der Kaltwiderstand einer solchen Glühlampe liegt bei etwa einem Zehntel des Wertes des Warmwiderstandes, also ca. bei 3 Ohm. Dies hat zur Folge, dass keine auswertbaren Antwortspannungen zurückgesendet werden. Der Mikrocomputer 2 misst über den ADU keine Spannungswerte. Die Antwortspannungen einer Glühlampe L im kalten Zustand sind exemplarisch in 4 dargestellt.
Elektronisches Vorschaltgerät: In 5 sind Spannungsantwortsignale eines elektronischen Vorschaltgerätes als elektrische Last 11 auf die Spannungsimpulse des Impulstreibers 1 dargestellt, die der Mikrocomputer 2 am ADU misst. Im elektronischen Vorschaltgerät sind elektronische Bauelemente wie Transistoren und/oder Dioden vorhanden. Solche Vorschaltgeräte werden z. B. eingesetzt, um bei unterschiedlichen Betriebsspannungen mit möglichst wenigen stromeinstellenden Bauelementen die Lichtmenge von LEDs steuern zu können. Diese Flussspannungen erreichen oft Größen, die den Einsatz von Schaltreglern erfordern. Deren Eingangswiderstände sind nicht linear, mit oder ohne Verpolschutz. Positive Spannungsimpulse werden vollständig aufgenommen, während negative nicht aufgenommen werden. Das Impulsbild als Reaktion auf die Spannungsimpulse des Impulstreibers 1, das der Mikrocomputer 2 am ADU misst, ist markant einseitig, die positiven Spannungsimpulse sind kaum mehr erkennbar.
LED-Kette: In 6 ist die Ausgangsspannung einer LED-Kette, wie dies die elektrische Last 10 darstellt, in Reaktion auf die Spannungsimpulse des Impulstreibers 1 dargestellt, die der Mikrocomputer 2 über den ADU misst. Ist die Spitzenspannung der Impulse deutlich kleiner als die zugeführten Spitzenspannungen der Spannungsimpulse, ist der Betrieb über einen Vorwiderstand wahrscheinlich. Das Impulsbild als Antwort auf die Spannungsimpulse, die vom Impulstreiber 1 erzeugt sind, zeigen Asymmetrien.
Auf Basis der vorgenannten Kenntnisse über die Art der Impulsbilder als Spannungsausgangssignal an einer der elektrischen Lasten 10, 11, 12 kann der Mikrocomputer 2 die Art und/oder den Typus der elektrischen Last 10, 11, 12 feststellen und zuordnen.
Ein Openload erkennt der Mikrocomputer 2, wenn das Messergebnis in Form von Impulsbildern am ADU des Mikrocomputers 2 als Reaktion auf die in die Anschlusseinheit 4 eingespeisten Spannungsimpulse des Impulstreibers 1 nahezu identisch mit den eingespeisten Spannungsimpulsen des Impulstreibers 1 ist. Es ist somit keine elektrische Last 10, 11, 12 vorhanden, es ist kein Anhänger 6 elektrisch an das Fahrzeug 7 angeschlossen.
Eine Glühlampe L erkennt der Mikrocomputer 2, wenn das Messergebnis in Form von Impulsbildern am ADU des Mikrocomputers 2 als Reaktion auf die in die Anschlusseinheit 4 eingespeisten Spannungsimpulse des Impulstreibers 1 nahezu Null ist und keine Messwerte geliefert werden. Auf Grund fehlender positiver und negativer Spannungsimpulse als Ausgangssignale kann es sich nur um eine niederohmige Last, wie Glühlampe oder einen Kurzschluss, handeln. Um das zu unterscheiden, muss hierzu zusätzlich der Stromfluss überwacht werden. Dies erfolgt über den Sense-Anschluss des Leistungstreibers 3. Ist der Laststrom größer als der zu erwartende Nennstrombereich, so liegt ein Kurzschluss oder Überlast vor, entspricht der gemessene Laststrom dem zu erwartetem Nennstrom, so ist die elektrische Last 12 eine Glühlampe.
Ein Vorschaltgerät als elektrische Last 11 erkennt der Mikrocomputer 2, wenn das Messergebnis in Form von Impulsbildern am ADU des Mikrocomputer 2 als Reaktion auf die in die Anschlusseinheit 4 eingespeisten Spannungsimpulse des Impulstreibers 1 nur negative Spannungsimpulse misst. Die positiven Spannungsimpulse werden von den Eingangsstützkondensatoren vollständig aufgenommen, negative Spannungsimpulse werden nahezu ungedämpft durchgelassen. Es sind dann auch wesentlich höhere Einschaltströme zu erwarten, z. B. größer als 10 A.
Eine LED-Kette als elektrische Last 10 erkennt der Mikrocomputer 2, wenn das Messergebnis in Form von Impulsbildern am ADU des Mikrocomputers 2 als Reaktion auf die in die Anschlusseinheit 4 eingespeisten Spannungsimpulse des Impulstreibers 1 unsymmetrisch sind und/oder unsymmetrisch auftreten. Als Folge sind relativ geringe Lastströme ohne Einschaltspitzen zu erwarten. Ein vorgeschalteter oder paralleler Verpolschutz erzeugt ebenfalls ein unsymmetrisches Impulsbild.
Die Abfrage des Impulsbildes durch den Mikrocomputer 2 als Messung am ADU erfolgt beispielsweise 20 bis 50 μs nach Auslösen der positiven oder negativen Flanke eines Spannungsimpulses durch den Impulsgenerator 1. Der Mikrocomputer 2 vergleicht in einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung nur die jeweiligen Absolutwerte, eine Aufnahme von Kennlinien oder Zeitläufen ist nicht erforderlich. Die Speicherung von Daten durch den Mikrocomputer 2 erfolgt nur dann, wenn Alterungsprozesse oder Verschleißprozesse bewertet werden sollen.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, jeden Anhänger mit einer speziellen Kennung zu versehen, so dass der Mikrocomputer 2 zu jedem Anhänger 6 diesem zugehörige Daten speichern kann.
Ein möglicher Einfluss verschmutzter Kontakte in den Anschlusseinheiten 4, 5 wird durch den Einsatz des Parallelwiderstand RP vermieden. Nur deutlich kleinere Schmutzwiderstände würden sich durch Bedämpfung der Spannungsimpulse bemerkbar machen und sind durch Vergleich mit vorherigen Messungen für den Mikrocomputer 2 gut erkennbar.
Durch den Einsatz des Impulsgenerators 1 und einiger einfacher passiver Bauelemente R1 bis R3, C1, Ck, Rp, Rv, Cd, sowie der Nutzung des vorhanden Mikrocomputers 2 ist eine intelligente Diagnoseschaltung für die Ermittlung der Art und/oder des Typus der elektrischen Last 10, 11, 12 im Bordnetz 9 des Anhängers 6, insbesondere der Erkennung der Art der Anhängerbeleuchtung, realisierbar, die durch geringen Bauelementaufwand preiswert ist und nur unbedeutende Rechenzeit und Speicherbedarf beansprucht.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist der Mikrocomputer 2 als Mikroprozessor oder Mikroprozessoreinheit oder Mikrocomputereinheit oder Mikrocontroller oder Mikrocontrollereinheit ausgeführt.
Bezugszeichenliste

1: Impulstreiber
2: Mikrocomputer
3: Leistungstreiber
4, 5: Anschlusseinheit
6: Anhänger
7: Fahrzeug
8: Bordnetz Fahrzeug
9: Bordnetz Anhänger
10, 11, 12: elektrische Last
RLED, Rp, Rv, Rw, R1, R2, R3, R4: Widerstand
Cd, Ck, C1, C2, Ce: Kondensator
L: Glühlampe
D1, D2, Dn: Dioden
U: Bordspannung
Vcc: Betriebsspannung
ADU: Analog-Digital-Umstzer
Sens: Sens-Anschluss

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102008056211 A1 [0005]
DE 102004045435 A1 [0006]
DE 102008044666 A1 [0007]
DE 10107578 A1 [0008]
DE 19950851 A1 [0009]
EP 1473190 A1 [0010]

Claims

Vorrichtung zur Einordnung und/oder Erkennung des Typs und/oder der Art einer elektrischen Last (10, 11, 12), wobei die Vorrichtung aus mindestens einem Mikrocomputer (2), einer Treibereinheit (1) und einer Anschlusseinheit (4) besteht, die Anschlusseinheit (4) zur mechanischen und elektrischen Verbindung der Vorrichtung mit der elektrischen Last (10, 11, 12) dient, die Treibereinheit (1) auf Initialisierung durch den Mikrocomputer (2) elektrische Spannungsimpulse erzeugt, welche über die Anschlusseinheit (4) der elektrischen Last (10, 11, 12) an deren elektrischen Eingang zugeführt werden und die Vorrichtung die am elektrischen Ausgang der elektrischen Last (10, 11, 12) ankommenden elektrischen Ausgangsspannungsimpulse dem Mikrocomputer (2) zur Auswertung zuleitet, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrischen Spannungsimpulse einen geringen elektrischen Spannungswert und einen geringen Energieinhalt aufweisen und die elektrischen Spannungsimpulse symmetrische Spannungsimpulse mit positiver und negativer Polarität sind, wobei der Mikrocomputer (2) die elektrische Last (10, 11, 12) als lit a) ein Openload einordnet, wenn die Ausgangsspannungsimpulse der elektrischen Last (10, 11, 12) nahezu unabgeschwächt den von der Treibereinheit (1) erzeugten symmetrischen Spannungsimpulsen entsprechen, oder lit b) ein Schmutzwiderstand einordnet, wenn die Ausgangsspannungsimpulse der elektrischen Last (10, 11, 12) abgeschwächt den von der Treibereinheit (1) erzeugten symmetrischen Spannungsimpulsen entsprechen, oder lit c) mindestens eine Glühlampe (L) einordnet, wenn die Ausgangsspannungsimpulse der elektrischen Last (10, 11, 12) nahezu auf Null reduziert werden, oder lit d) mindestens eine LED-Kette (D1 bis Dn) einordnet, wenn die Ausgangsspannungsimpulse der elektrischen Last (10, 11, 12) unsymmetrisch in beiden Polaritäten auftreten, oder lit e) ein elektronisches Vorschaltgerät einordnet, wenn als elektrische Ausgangsspannungsimpulse der elektrischen Last (10, 11, 12) nur negative Spannungsimpulse vorliegen.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Mikrocomputer (2) die elektrische Last (10, 11, 12) als lit f) ein Openload mit einem Schmutzwiderstand einordnet, wenn die elektrischen Ausgangsspannungsimpulse der elektrischen Last (10, 11, 12) abgeschwächt den von der Treibereinheit (1) erzeugten symmetrischen Spannungsimpulsen entsprechen, oder lit g) mindestens eine Glühlampe mit einem Schmutzwiderstand einordnet, wenn die elektrischen Ausgangsspannungsimpulse der elektrischen Last (10, 11, 12) nahezu auf Null reduziert werden, oder lit h) mindestens eine LED-Kette mit einem Schmutzwiderstand einordnet, wenn die elektrischen Ausgangsspannungsimpulse der elektrischen Last (10, 11, 12) unsymmetrisch und abgeschwächt in beiden Polaritäten auftreten, oder lit i) ein elektronisches Vorschaltgerät mit einem Schmutzwiderstand einordnet, wenn als elektrische Ausgangsspannungsimpulse der elektrischen Last (10, 11, 12) nur negative und abgeschwächte Spannungsimpulse vorliegen.
Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrische Last (10, 11, 12) aus mehreren elektrischen Einzellasten besteht, die parallel zueinander angeordnet sind und die mehreren elektrischen Einzellasten die Beleuchtungseinheit eines Anhängers (6) bilden und die Anschlusseinheit (4) der Stecker oder die Steckerbuchse zur elektrischen Anbindung eines Anhängers (6) über dessen weiterer Anschlusseinheit (5) an ein Fahrzeug (7) ist.
Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Treibereinheit (1) aus einer Gleichspannungsquelle oder einem Rechteckspannungsimpulsgenerator mit nachgeschalteten Differenzgliedern (Rv, Cd) besteht und die Treibereinheit (1) vom Mikrocomputer (2) ansteuerbar ist.
Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Gleichspannungsquelle oder der Rechteckspannungsimpulsgenerator mittels eines Ports des Mikrocomputers (2) realisiert sind.
Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung im Fahrzeug (7) angeordnet ist und einen Teil eines Bordnetzes (8) des Fahrzeuges (7) bildet und über die Anschlusseinheit (5) das Bordnetz (9) des Anhängers (6) mit dem Bordnetz (8) des Fahrzeugs (7) über die Anschlusseinheit (4) angekoppelt wird.
Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Impulstreiber (1) ausgangsseitig über einen in Reihe geschalteten Widerstand (Rv) und einen Kondensator (Cd) an die Anschlusseinheit (4) angeschlossen ist, wobei der Kondensator (Cd) als Differenzierkondensator wirkt.
Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass über Widerstände (R1, R2, R3, Rv) und einen Koppelkondensator (Ck) eine Pegelumsetzung der vom Mikrocomputer (2) zu erfassenden Spannungssignale, die als Reaktion auf die Spannungsimpulse der elektrischen Lasten (10, 11, 12) entstehen, erfolgt.
Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Impulsfolgen und die zugehörigen Antwortspannungen als Reaktion der elektrischen Lasten (10, 11, 12) auf den Analog-Digital-Umsetzer (ADU) des Mikrocomputers (2) geschaltet sind und der Mikrocomputer (2) diese Spannungssignale auswertet.
Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Fahrzeug (7) ein Kraftfahrzeug oder ein Lastkraftwagen oder ein Personenkraftwagen ist.